楊曉升
“蛟龍”號(hào)載人深潛器是我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)、自主集成研制的作業(yè)型深海載人潛水器,設(shè)計(jì)最大下潛深度為7000米級(jí),也是目前世界上下潛能力最強(qiáng)的作業(yè)型載人潛水器?!膀札垺碧?hào)可在占世界海洋面積99.8%的廣闊海域中使用,對(duì)于我國(guó)開(kāi)發(fā)利用深海的資源有著重要的意義。
2008年8月2日,一個(gè)好消息傳來(lái),唐嘉陵和付文韜經(jīng)過(guò)一年多的潛航員特訓(xùn),圓滿完成了包括心理、體能和深潛器操作等在內(nèi)的陸地培訓(xùn)項(xiàng)目,達(dá)到了《深海載人潛水器潛航員培訓(xùn)現(xiàn)場(chǎng)評(píng)測(cè)方案》所規(guī)定的評(píng)測(cè)目標(biāo),具備了擔(dān)任主駕駛執(zhí)行下潛任務(wù)、駕駛載人深潛器海上試驗(yàn)的能力。
我國(guó)首批潛航員一共有3名,除了唐嘉陵和付文韜外,還有一位潛航員名叫葉聰,他是深潛部門(mén)長(zhǎng),“蛟龍”號(hào)首席潛航員。
就在潛航員培訓(xùn)緊鑼密鼓地進(jìn)行著的時(shí)候,約有100家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)共同參與的深海載人潛水器本體研制、水面支持系統(tǒng)研制和試驗(yàn)?zāi)复脑斓裙こ桃苍谕谶M(jìn)行著。
我國(guó)自行設(shè)計(jì)、自主研制的這臺(tái)深海載人潛水器名叫“蛟龍”號(hào),它長(zhǎng)得像鯊魚(yú),胖胖的,大家又叫它“小胖”。
正像進(jìn)入太空離不開(kāi)航天器一樣,開(kāi)發(fā)利用深海則離不開(kāi)深海裝載裝備:擁有大深度載人潛水器和具備精細(xì)的深海作業(yè)能力,是一個(gè)國(guó)家深海技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的綜合體現(xiàn)。
身為深海載人潛水器本體總設(shè)計(jì)師的徐芑南,年近八旬。他自1958年上海交通大學(xué)造船系船舶制造專(zhuān)業(yè)畢業(yè)后,一直從事艦船結(jié)構(gòu)力學(xué)研究和深潛器設(shè)計(jì)制造的研發(fā)。近30年來(lái),他成功研制了我國(guó)第一套單人常壓潛水裝具、我國(guó)第一臺(tái)大功率作業(yè)型有纜水下機(jī)器人8A4、我國(guó)第一臺(tái)6000米水深的無(wú)纜自治水下機(jī)器人CR-01……這幾項(xiàng)產(chǎn)品不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白,同時(shí)也達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。
尤其是誕生于1995年的“CR-01”6000米自治水下機(jī)器人,曾多次對(duì)太平洋底的深海資源進(jìn)行科學(xué)考察,為我國(guó)在國(guó)際上爭(zhēng)得對(duì)多金屬結(jié)核礦產(chǎn)資源豐富的7.5萬(wàn)平方公里海域優(yōu)先開(kāi)采權(quán)起了積極推進(jìn)作用。
載人深潛器項(xiàng)目一經(jīng)立項(xiàng),徐芑南便被認(rèn)定為總設(shè)計(jì)師的不二人選。雖然當(dāng)時(shí)徐教授已經(jīng)退休,身體也不好,但是接到國(guó)家召喚后,他還是欣然接下帥印,并立即投入工作。
第一副總設(shè)計(jì)師、中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第702研究所副所長(zhǎng)崔維成,則盡量把具體工作擔(dān)起來(lái),一方面減輕徐芑南教授的壓力,另一方面讓擔(dān)任“蛟龍”號(hào)總設(shè)計(jì)師的徐芑南教授專(zhuān)注于宏觀的思考。
“蛟龍”號(hào)載人深潛器球殼為鈦合金,厚達(dá)70多毫米,在空氣中的重量約2噸,艙內(nèi)空間非常有限,只有4.8立方米,能承載3人。深潛器設(shè)計(jì)能力為7000米深度——這個(gè)設(shè)計(jì)是世界上同類(lèi)型載人深潛器中的最大深度,工作范圍可覆蓋全球99.8%的海洋區(qū)域。
為了看得清、看得遠(yuǎn),“蛟龍”配有石英鹵素等8個(gè)水下燈源,加裝了10臺(tái)LED燈,燈光能照射的距離為7~9米,它還裝有2臺(tái)高清攝像機(jī)、1臺(tái)照相機(jī)等。
除了明亮的眼睛,“蛟龍”還有一雙敏捷的手。右手被稱(chēng)為纖手,很精細(xì),可以伸出,輕巧地張合手掌;左手是大螯,力量大,可以抓住大塊頭的東西,包括起到錨定的作用。
與世界上其他的深海載人潛水器相比,我國(guó)自行設(shè)計(jì)、制造的“蛟龍”號(hào)深海載人潛水器主要具有3個(gè)出色的方面:一是它具有貼近海面穩(wěn)定的自動(dòng)航行功能,以及針對(duì)作業(yè)目標(biāo)出色的懸停定位能力;二是具有高速水聲通訊功能,可以從深海高速傳輸圖像和語(yǔ)音,具有海底微地形地貌探測(cè)能力;另外,自行研發(fā)的水下蓄電池比國(guó)外的深海載人潛水器的能量更大,能持續(xù)提供能量的時(shí)間更長(zhǎng)。
2007年8月底,7000米級(jí)深海載人潛水器總裝完成,隨后被移至水池,1個(gè)月后開(kāi)始水池試驗(yàn)。在半年多的時(shí)間里,它經(jīng)受了水池的全流程試驗(yàn),以及水池內(nèi)的應(yīng)急浮標(biāo)試驗(yàn)等。
2008年3月2日,載人深潛器通過(guò)國(guó)家海洋局組織的專(zhuān)家的檢測(cè)確認(rèn)。這一年,深潛器被正式命名為“蛟龍”,取“蛟龍鬧?!敝?。
就在“蛟龍”號(hào)深潛器誕生的過(guò)程中,“蛟龍”號(hào)深潛器的“母親”——母船也在進(jìn)行著嬗變和誕生。而“蛟龍”號(hào)深潛器的母船是一艘名叫“向陽(yáng)紅09”的輪船。
2007年11月28日,經(jīng)過(guò)11個(gè)月的改裝,“向陽(yáng)紅09”號(hào)船被“重塑金身”,傲然屹立于黃浦江畔。
與改裝前相比,“向陽(yáng)紅09”號(hào)船為“蛟龍”號(hào)多設(shè)置了一個(gè)“襁褓”:船尾被改裝擴(kuò)大,并在甲板上豎起了一個(gè)三四米高的A形架,并預(yù)留一個(gè)深潛器滑軌道。而在紅色的A形架中間垂下一個(gè)類(lèi)似于“抓手”的機(jī)器,以便靈活地收放“蛟龍”。
萬(wàn)事已然具備,海試一觸即發(fā)。
2009年8月6日上午9時(shí),“蛟龍”號(hào)深潛器1000米級(jí)海上試驗(yàn)隊(duì)從江陰市蘇南國(guó)際集裝箱碼頭起航。
1000米級(jí)海試分為3個(gè)階段:50米、300米和1000米。沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)、無(wú)章可循,中國(guó)首臺(tái)載人深潛器的首次海試就這樣拉開(kāi)了序幕。
50米海試是“蛟龍”號(hào)載人深潛器海試的第一潛。2009年8月15日,海試警戒船舶進(jìn)駐試驗(yàn)海區(qū)。當(dāng)天,唐嘉陵、張東升、崔維成3位潛航員第一次乘深潛器下海進(jìn)行水面調(diào)試。
張東升是試航員,系中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所副研究員。在“蛟龍”號(hào)海試項(xiàng)目中,他負(fù)責(zé)高分辨率測(cè)深側(cè)掃聲吶的研制,致力于研究“蛟龍”號(hào)聲學(xué)系統(tǒng)在深海領(lǐng)域的應(yīng)用。
在水面調(diào)試了4次后,2009年8月18日,晨曦破曉,海霧盡消。潛航員個(gè)個(gè)整裝待發(fā),躍躍欲試。當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)詢(xún)問(wèn)誰(shuí)愿意成為“蛟龍”號(hào)的首位試航員時(shí),唐嘉陵應(yīng)聲而答:“我!”
唐嘉陵成為國(guó)產(chǎn)載人深潛器海洋深潛的首個(gè)“吃螃蟹者”,很光榮。其實(shí)他跟同事們心里都明白,誰(shuí)第一次深潛,所面對(duì)的不僅僅是光榮,還有艱巨,以及無(wú)人能知的風(fēng)險(xiǎn)。
雖然深潛的原理簡(jiǎn)單,但深潛的過(guò)程其實(shí)一點(diǎn)也不詩(shī)意——深潛器每下潛10米,壓力就會(huì)增加一個(gè)大氣壓;如果潛到1000米水下,壓力就會(huì)增至100個(gè)大氣壓,相當(dāng)于1平方米要承受1000噸的重量。如果深潛器出現(xiàn)芝麻粒大小的孔,那擠射進(jìn)艙的海水便是高壓切割水刀,對(duì)儀器和人體的破壞如摧枯拉朽。
在下潛的過(guò)程中,讓人感覺(jué)不爽的還有溫度:初入艙,溫度高達(dá)40多攝氏度,密閉的空間內(nèi),潛航員無(wú)不汗流浹背。但隨著下潛深度的增加,載人艙里的溫度則會(huì)逐漸降低,最低會(huì)降到二三攝氏度,讓人感覺(jué)很冷。潛航員在一次下潛中便會(huì)完整地經(jīng)歷春夏秋冬4個(gè)季度的溫差變化。
大海表面波瀾起伏,越往下沉則越靜謐,越暗淡,直至漆黑一片。因而深潛器下沉的過(guò)程便會(huì)在幾個(gè)小時(shí)之內(nèi),經(jīng)歷從白天變成黃昏,再由黃昏變成伸手不見(jiàn)五指的黑夜的變化。而完成作業(yè)后上浮的過(guò)程則恰好相反,先是漆黑的黑夜,然后黃昏,最后陽(yáng)光普照。
雖然“蛟龍”經(jīng)過(guò)7000米深度的海水壓力測(cè)試,鈦合金的外殼也很牢固,但由于“蛟龍”號(hào)與海面母船沒(méi)有直接關(guān)聯(lián),一旦發(fā)生故障無(wú)法上浮,后果將不堪設(shè)想。而且,“蛟龍”號(hào)正處于測(cè)試階段,深潛的過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生、發(fā)現(xiàn)各種不可預(yù)知的問(wèn)題。在漆黑的深海世界里,海底的環(huán)境幾乎一無(wú)所知,可以說(shuō)深潛的過(guò)程,是潛航員在拿生命去挑戰(zhàn)!
隨著“蛟龍”號(hào)的不斷下潛,唐嘉陵腦海中對(duì)海底世界的憧憬也越來(lái)越強(qiáng)烈。在接受潛航員培訓(xùn)時(shí),他曾經(jīng)看過(guò)一些海底的影視資料,從此海底的奇異便深深地銘記在心底。
然而,就在“蛟龍”的深度表指數(shù)指向38米時(shí),他卻接到指令:拋載返航!雖然對(duì)海水深處的好奇心依舊,但軍令如山,他不敢打絲毫折扣,即刻開(kāi)始返航。不過(guò)返航的過(guò)程中,他也很奇怪:怎么就突然要求返航呢?是自己在下潛的過(guò)程中哪個(gè)地方操作失誤,令母船上的專(zhuān)家們不滿意嗎?
唐嘉陵不知,“蛟龍”號(hào)深潛器在此次下潛中,先還與母船“向陽(yáng)紅09”號(hào)有聯(lián)系,然后便沒(méi)聯(lián)系了,然后又有了聯(lián)系……
“蛟龍”號(hào)與母船的這種“若即若離”的關(guān)系,曾讓海試現(xiàn)場(chǎng)總指揮劉峰直冒冷汗:接收不到“蛟龍”號(hào)發(fā)來(lái)的信息,水聲通信不通,超短基線定位系統(tǒng)也不能準(zhǔn)確測(cè)定深潛器的位置,是水聲通信系統(tǒng)出了問(wèn)題,還是海洋表面的環(huán)境很吵?又或者“蛟龍”號(hào)深潛器本身設(shè)計(jì)上存在問(wèn)題?
在找不到原因的情況下,他揪心到了極點(diǎn)。
后來(lái),過(guò)了好一陣,才又收到“蛟龍”號(hào)的信息。雖然“蛟龍”號(hào)安然無(wú)恙,但由于尚不清楚其與母船失去聯(lián)系的原因,只能馬上叫停其繼續(xù)下潛,命令即刻返航。
當(dāng)天晚上,海試現(xiàn)場(chǎng)總指揮劉峰、臨時(shí)黨委書(shū)記劉心成等幾人連夜商量解決問(wèn)題的方法。指揮部初步判定,水聲通信無(wú)法建立是由母船的噪音和淺水海洋背景噪音干擾造成的。
于是,第二天海試隊(duì)再次趕赴試驗(yàn)區(qū),以不同速度進(jìn)行多次測(cè)試,結(jié)果驗(yàn)證了大家的判斷?,F(xiàn)場(chǎng)指揮部研究后決定,“蛟龍”號(hào)深潛器再次正式下潛后,便關(guān)掉“向陽(yáng)紅09”號(hào)船上的一臺(tái)主機(jī),另一臺(tái)主機(jī)也低速運(yùn)轉(zhuǎn),以減小噪音。同時(shí),聲學(xué)部門(mén)也更換了一根影響通信的電纜,并采用發(fā)莫爾斯電碼的方法,將深潛器與母船聯(lián)系起來(lái)。
水聲通信無(wú)法建立這個(gè)海試的第一難題就此解決后,海試團(tuán)隊(duì)的第二大難題也必須解決,否則的話也將成為海試?yán)^續(xù)進(jìn)行的攔路虎。這海試的第二大難題便是“蛟龍”號(hào)深潛器一旦出現(xiàn)安全問(wèn)題,如何實(shí)施救援?如何把它從海底打撈上來(lái)?
最終,海試隊(duì)研究出一套自救方案:給“蛟龍”號(hào)深潛器裝上應(yīng)急浮標(biāo),萬(wàn)一“蛟龍”在潛水時(shí)出現(xiàn)閃失,就將應(yīng)急浮標(biāo)及時(shí)釋放出水面,
母船“向陽(yáng)紅09”號(hào)再通過(guò)連接“蛟龍”號(hào)深潛器與應(yīng)急浮標(biāo)的繩索,把“蛟龍”牽引上來(lái)。
有了第一次的下潛經(jīng)歷后,第二次、第三次下潛時(shí)的感覺(jué)就好了許多。
那之后,“蛟龍”不停地“試水”,下潛深度也逐步增加,分別為38米、42米和44米……
望著下潛深度顯示表上跳動(dòng)的數(shù)字,唐嘉陵和葉聰、付文韜不敢欣賞身邊風(fēng)景的變化,他們開(kāi)始各做各的事情,忙碌如螞蟻,有序而又紛繁。實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容五花八門(mén):首先,對(duì)深潛器的性能進(jìn)行測(cè)試,比如對(duì)航速、剎車(chē)、自動(dòng)控制等進(jìn)行考核;其次,對(duì)于潛航員自己的身體和心理也會(huì)有監(jiān)測(cè);還有,測(cè)試深潛器的作業(yè)功能,比如尋找標(biāo)志物、提取樣品,等等。
50米海試圓滿成功后,又開(kāi)始了300米海區(qū)試驗(yàn)進(jìn)程。
300米海試的過(guò)程中,“蛟龍”號(hào)深潛器也是飽受磨難:由于受到熱帶低壓“彩虹”和“巨爵”熱帶風(fēng)暴的干擾,“向陽(yáng)紅09”號(hào)船曾4次躲避。
如果海面上有風(fēng)暴,深潛器是不敢入水的。一般人認(rèn)為,海面縱然海浪滔天,也不能影響到海平面以下數(shù)百米的水體,所以,深潛器只要潛入深海,便如閑庭信步,安穩(wěn)如山。
其實(shí)不然!因?yàn)楹C嫔嫌酗L(fēng)暴,海底也可能并不平靜,不要說(shuō)幾百米的海底,就是數(shù)千米的海底,都一樣有類(lèi)似于陸地上颶風(fēng)一樣的情形。區(qū)別只在于海面上流動(dòng)的是急風(fēng),而海底下流動(dòng)的是激流。
海洋科學(xué)家把海底激流稱(chēng)為海底“風(fēng)暴”。海底“風(fēng)暴”猶如龍卷風(fēng),破壞力極強(qiáng),它不僅會(huì)沖掉安裝在海底的科學(xué)儀器,毀壞海底通信電纜,甚至可能危及海上石油鉆井平臺(tái)。
所以,深潛器雖然是在海底作業(yè),但遇到海面熱帶風(fēng)暴的干擾時(shí),依然只能敬而遠(yuǎn)之,否則便可能玉石俱焚。
在300米級(jí)的海試中,“蛟龍”號(hào)深潛器進(jìn)行了2次水面調(diào)試和5次下潛試驗(yàn),下潛深度分別為213米、113米、335米、268米和292米,成功進(jìn)行了兩次坐底,在海底放置了“中國(guó)載人深潛紀(jì)念”標(biāo)志物,進(jìn)行了拍照、攝像和熱液取樣作業(yè)。
在此后的1000米級(jí)海試前,“蛟龍”號(hào)的水聲通信系統(tǒng)經(jīng)過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)和完善,達(dá)到了可以通過(guò)語(yǔ)音、文字和圖片與母船聯(lián)系的能力。在通信方面,已是鳥(niǎo)槍換炮。
(摘自中國(guó)言實(shí)出版社《來(lái)自改革開(kāi)放征程的報(bào)告1》)